Điều khiển cầu trục bằng hệ TD

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
KHOA ĐIỀU KHIỂN & TỰ ĐỘNG HĨA

BÁO CÁO CHUN ĐỀ
NGÀNH: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỪ ĐỘNG HỐ
CHUN NGÀNH: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN
HỌC PHẦN: TRANG BỊ ĐIỆN 1
ĐỀ TÀI: ĐIỀU KHIỂN CẦU TRỤC BẰNG HỆ T-D
Giảng viên hướng dẫn:
Lớp:
Nhóm SV thực hiện:

HÀ NỘI, tháng 12 năm 2021


LỜI NĨI ĐẦU
Ngày nay sự phát triển nhanh chóng của cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật nói
chung và trong lĩnh vực điện - tự động hóa, nói riêng làm cho bộ mặt của xã hội thay
đổi từng ngày. Máy móc ngày càng được sử dụng rộng rãi và mức độ càng ngày càng
hiện đại. Trong đó, bộ phận máy thiết bị nâng và xếp dỡ đóng vai trị rất quan trọng
trong sản xuất và vận hàng hóa, thiết bị nâng hạ đã góp phần làm giải phóng sức lao
động, tăng nhanh năng suất lao động.
Cầu trục là 1 thiết bị nâng hạ được sử dụng rộng rãi trong các nhà xưởng, do nó có
nhiều ưu điểm và kết cấu nhỏ gọn phù hợp với không gian nhà xưởng. Cầu trục được
sử dụng trong xây dựng cơng trình cơng nghiệp, trong các nhà máy luyện kim, nhà
máy cơ khí, cảng biển… Đặc biệt trong nhà máy cơ khí, nhóm máy thiết bị cầu trục
đóng vai trị rất quan trọng, góp phần lớn vào năng suất lao động và hiệu quả kinh
doanh.
Gắn liền với việc sử dụng cầu trục là quá trình điều khiển kết hợp giữa các cơ cấu sao
cho đạt hiệu quả sản xuất cao nhất. Cùng với sự phát triển của nền kinh tế, khoa học
kĩ thuật, nhóm thiết bị này ngày càng được hồn thiện, có tính ưu việt hơn, đáp ứng tốt

các yêu cầu vận hành như cơng suất, mức độ tự động hóa cao, vận hành an tồn và
hiệu quả…
Trong q trình làm báo cáo chuyên đề: “Điều khiển cầu trục bằng hệ - TD”.
Chúng em xin cảm ơn thầy đã giúp em hoàn thành bài báo cáo chuyên đề này. Do
giới hạn về kiến thức nên nghiên cứu cịn có nhiều hạn chế và thiếu xót. Chúng em
kính mong được sự giúp đỡ và hướng dẫn của thầy, cô để bài bài báo cáo chuyên đề
được hoàn thiện hơn.
Chúng em xin chân thành cảm ơn !
Hà Nội, ngày 04 tháng 12 năm 2021
Sinh viên thực hiện


MỤC LỤC

Trang
Chương 1: Tổng quan về cầu trục ..................................................................................... 6
1.1. Khái quát chung ………………………………………………………………………. 6
1.1.1. Cấu tạo ……………………………………………………………………………....... 6
1.1.2. Phân loại ……………………………………………………………………………... 7
1.1.3. Đặc điểm công nghệ ………………………………………………………………….. 7
1.2. Đặc tính phụ tải …………………………………………………………………………9
1.2.1. Momen động cơ nâng hạ ……………………………………………………………….9
1.2.2. Trạng thái làm việc của động cơ ………………………………………………..……..10
1.3. Yêu cầu của hệ truyền động sử dụng trong cầu trục ………………………………...11
Chương 2: Tính chọn động cơ ……………………………………………………………...13
2.1. Thơng số cơ cấu nâng hạ ……………………………………………………………….13
2.2. Phụ tãi tĩnh cơ cấu nâng hạ ............................................................................................15
2.2.1. Phụ tải tĩnh khi nâng …………………………………………………………………...15
2.2.2. Phụ tải tĩnh khi hạ ………………………………………………………………...……15
2.2.3. Tính tốn hệ số tiếp điểm tương đương TD% …………………………………………16

2.2.4. Chọn sơ bộ công suất động cơ …………………………………………………………17
2.2.5. Tính chọn cơng suất động cơ cho các cơ cấu di chuyển theo phương nằm ngang …….18
2.3. Tính tốn và chọn cơ cấu phanh hãm …...………………………………………….....20
2.4. Tính chọn nam châm điện lấy tải của cầu trục từ ……………………………………23
2.5. Tính chọn đường dây tiết diện cho cầu trục ………………………………………….24
2.6. Bảng bảo vệ ……………………………………………………………………………..26
Chương 3: Hệ truyền động các cơ cấu của cầu trục dung bộ biến đổi Thyristor – Động cơ
1 chiều (T-D) ……………………………………………………………………………..29
3.1. Phân tích nguyên lý làm việc của bộ chỉnh lưu ………………………………………30


3.2. Phân tích nguyên lý làm việc của khối điều khiển …………………………………...31
3.3. Phân tích ngun lý làm việc của tồn hệ thống ……………………………………..31
KẾT LUẬN …………………………………………………………….....…………………32
TÀI LIỆU THAM KHẢO ………………………………………………………………….33


DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ

Trang
Hình 1.1: cầu trục ………………………………………..………………………………… 6
Hình 1.2: Đặc tính cơ của cơ cấu nâng hạ ……………………..…………………………... 9
Hình 1.3: Chế độ làm việc động cơ cầu trục …………………………..………………….. 11
Hình 2.1: Sơ đồ động học của cơ cấu nâng - hạ dùng móc …….…………………………. 13
Hình 2.2: Quan hệ phụ thuộc nc vào tải trọng ……………………...…………………….. 14
Hình 2.3: Sơ đồ lực của cơ cấu di chuyển theo phương nằm ngang ……………………… 19
Hình 2.4: Sơ đồ động học của phanh hành trình ………………………………………….. 20
Hình 2.5: Nam châm lấy tải ……………………………………………………....………. 24
Hình 2.6: Kết cấu của hệ tiếp điện cứng ………………………………………………….. 25
Hình 2.7: Bảng bảo vệ …………………………………………………………………….. 27

Hình 3.1: Hệ truyền đông T-D …………………………………………………………..... 30


Chương 1. Tổng quan về cầu trục
1.1. Khái quát chung
Cầu trục là các máy chuyển động trên 2 đường ray cố định trên kết cấu kim loại
hoặc tường cao để vận chuyển vật trong khoảng không gian giữa 2 dường ray đó.
1.1.1. Cấu tạo

Hình 1.1. Cầu trục

Cơ cấu nâng-hạ: Là bộ phận của cầu trục bao gồm động cơ truyền động, bộ
truyền và hệ kéo cáp vật lên, hạ vật xuống theo phương thẳng đứng (palang điện hoặc
palang tay). Bộ phận lấy hàng có thể là móc câu, gầu hoặc nam châm điện. Tùy theo
công dụng của cầu trục mà trên xe con có 1 hoặc 2, 3 cơ cấu nâng hạ, gồm 1 cơ cấu
nâng chính và 1 hoặc 2 cơ cấu nâng phụ. Ngồi ra cịn có cơ cấu phanh hãm. Phanh
dùng trong cầu trục thường có 3 loại: phanh đĩa, phanh guốc và phanh đai.
Xe cầu: Là một khung thép hình chữ nhật, được thiết kế với kết cấu chịu lực, gồm
1 dầm chính bao quanh là dàn khung. Hai đầu dầm chính liên kết cơ khí với 2 dầm
ngang tạo thành khung hình chữ nhật trong mặt phẳng ngang. Các bánh xe cầu trục


được thiết kế trên các dầm ngang của khung để xe cầu có thể chạy dọc suốt nhà xưởng
một cách dễ dàng.
Xe con: Là bộ phận di chuyển trên đường ray trên xe cầu, trên đó có cơ cấu nâng
hạ và cơ cơ cấu di chuyển cho xe con

Kết hợp 2 chuyển động vng góc của xe cầu và xe con với chuyển động lên
xuống của bộ phận lấy hàng, ta có thể di chuyển vật ở mọi điểm ở trong không gian của
phân xưởng. Dẫn động của cầu trục có thể bằng tay hoặc dẫn điện động. Dẫn động

bằng tay chủ yếu dùng trong phân xưởng sửa chữa, lắp ráp nhỏ, nâng hạ khơng thường
xun, khơng địi hỏi năng suất và tốc độ cao.
1.1.2. Phân loại
Theo bộ phận lấy hàng và mục đích sử dụng:
-

Cầu trục dùng móc tiêu chuẩn.
Cầu trục dùng gầu ngoạm.
Cầu trục dùng nam châm điện.
Theo chế độ làm việc:

-

Loại nhẹ: TĐ% = 10÷15%, số lần đóng cắt trong 1 giờ là 60.
Loại trung bình: TĐ% = 15÷25%, số lần đóng cắt trong 1 giờ là 120.
Loại nặng: TĐ% = 40÷60%, số lần đóng cắt trong 1 giờ là trên 240.
Theo trọng tải:

-

Loại nhẹ: dưới 10 tấn.
Loại trung bình: từ 10÷15 tấn.
Loại nặng: trên 15 tấn.
Theo chức năng:

-

Cầu trục vận chuyển: sử dụng rộng rãi, yêu cầu chính xác khơng cao.
Cầu trục lắp ráp: Sử dụng trong các phân xưởng cơ khí, yêu cầu độ chính xác cao.

1.1.3. Đặc điểm công nghệ
- Do phải thường xuyên làm việc trong mơi trường có điều kiện khắc nghiệt như
các bến cảng, nhà máy xí nghiệp, hay các phân xưởng luyện kim nên yêu cầu
chế độ đóng cắt cao, đặc biệt là đối với cầu trục dùng để lắp ghép các các chi
tiết máy trong phân xưởng cơ khí.


-

Các thiết bị trong hệ thống phải làm việc tin cậy để nâng cao năng suất, an toàn
trong vận hành và khai thác.
Các thành phần cấu tạo lên hệ thống phải đơn giản, dễ thay đổi, sữa chữa và
bảo dưỡng.
Trong hệ thống phải có thiết bị bảo vệ điện áp, bảo vệ quá tải và ngắn mạch khi
có yêu cầu cần thiết.


-

Có thiết bị han chế hành trình cho xe con, xe cầu, cơ cấu nâng hạ.
Có thể tự động cắt nguồn khi có người làm việc trên xe cầu.

1.2. Đặc tính phụ tải
1.2.1. Momen động cơ nâng hạ
Khảo sát cơ cấu nâng hạ người ta thấy rằng, khi nâng tải, momen thế năng có tác động
cản trở chuyển động, tức là hướng ngược chiều quay. Khi hạ tải, momen thế năng lại là
momen gây ra chuyển, tức là nó hướng theo chiều quay động.
Dạng đặc tính cơ của cơ cấu nâng hạ:
ω

-Mc

0

Mc

M

Hình 1.2. Đặc tính cơ của cơ cấu nâng hạ.

Từ đặc tính của cơ cấu nâng hạ ta có nhận xét:
Hạ hãm: Tải trọng lớn thì momen tải trọng Mc đủ lớn để thắng momen ma sát Mms
của hệ truyền động và tải tự tụt xuống. Khi hạ tải ứng với trạng thái phát của động cơ thì
Mđ là momen hãm để ghìm giữ tải trọng tụt xuống đều với tốc độ cho phép, M c là momen
gây chuyển động.
Hạ động lực: Tải trọng nhỏ thì momen tải trọng không đủ để thắng momen ma sát
của hệ truyền động và động cơ phải làm việc đẩy xuống. Cả 2 momen tải trọng và động
cơ đều gây momen chuyển động.
Như vậy, trong mỗi giai đoạn nâng hay hạ thì động cơ phải được điều khiển để đảm
bảo làm việc đúng với trạng thái làm việc của nó, phù hợp với đặc tính tải. Phụ tải của
nâng hạ cầu trục có thể biến đổi từ 0 đến giá trị lớn nhất.


1.2.2. Trạng thái làm việc của động cơ
 Góc phần tư thứ I:
Máy điện làm việc ở chế độ động cơ (đường 1)

M d = M c + M ms
Với: Mđ – Momen động cơ sinh ra Mc –
Momen cản do tải trọng gây ra Mms – Momen

cản do ma sát gây ra
Đối với động cơ nâng hạ làm việc ở chế độ nâng hàng.
 Góc phần tư thứ II:
Máy điện làm việc ở chế độ máy phát. Đối với cơ cấu cơ cấu nâng hạ thực hiện hãm
động năng ( đường 3).
 Góc phần tư thứ III:
Máy điện làm việc ở chế độ động cơ. Đối với cơ cấu nâng hạ:
Mc < Mms
Mđ = Mms - Mc
Chế độ này gọi là hạ động lực.
 Góc phần tư thứ IV:
Máy điện làm việc ở chế độ máy phát. Đối với cơ cấu nâng hạ:
Mc > Mms
Mđ = Mc - Mms
Hàng sẽ được thả do trọng lượng của nó. Cịn động cơ đóng điện nâng để hãm tốc độ
hạ hàng. Lúc này động cơ làm việc ở trạng thái hãm ngược (đường 4).


Hình 1.3. Chế độ làm việc động cơ cầu trục

1.3. Yêu cầu của hệ truyền động sử dụng trong cầu trục
Chế độ làm việc: Động cơ truyền động của cơ cấu nâng hạ có chế độ làm việc ngắn
hạn lặp lại, có tần số đóng cắt lớn.
Vấn đề đảo chiều: Động cơ cầu trục phải có khả năng đảo chiều quay, có momen
thay đổi theo trọng tải rất rõ rệt. Theo khảo sát từ thực tế khi khơng có tải trọng, momen
động cơ Mđ khơng vượt q (15÷20%)Mđm. Đối với cơ cấu nâng hạ của cầu trục gầu
ngoạm tới 50%Mđm.
Yêu cầu về khởi động và hãm: Trong các hệ thống truyền động của cơ cấu nâng hạ
nói chung và cầu trục nói riêng, u cầu về q trình tăng tốc và giảm tốc phải êm. Bởi
vậy, momen động trong quá trình quá độ phải được hạn chế theo yêu cầu kĩ thật an toàn.

Ở các máy nâng tải. gia tốc thường được quy định theo khả năng chịu phụ tải của từng
động cơ. Đối với cơ cấu hạ cầu trục gia tốc phải nhỏ hơn 0,5m/s 2 để không làm đứt cáp.
Thời gian khởi động nhỏ nhất là 2s. Sử dụng phanh ham khi chuẩn bị dừng và khi mất
điện điện phanh hãm phải dừng ở giá trị hiện trạng, tránh rơi tự do, phải dừng chính xác
tại nơi lấy, hạ tải và phải dừng ở tốc độ thấp.


Phạm vi điều chỉnh: Trong cơ cấu nâng hạ cầu trục thì phạm vi điều chỉnh khơng
cao. Ở cầu trục thơng thường thì D < 3, ở cầu trục lắp giáp D > 10. Độ chính xác điều
chỉnh khơng cao khoảng 5%. Các cơ cấu điều khiển truyền động cầu trục ít nhất phải có 3
cấp tốc độ. Cấp độ cao là cấp độ tối ưu cho từng cơ cấu. Cấp tốc độ thấp để thỏa mãn
công nghệ khi nâng và hạ hàng chạm đất. Cấp độ trung bình thỏa mãn yêu cầu bốc xếp
hàng hóa và ổn định của cầu trục.
Khả năng rút ngắn thời gian quá độ: Đây là biện pháp cơ bản để nâng cao năng suất
do các cơ cấu điều khiển truyền động trên cầu trục làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại.
Nhằm rút ngắn thời gian quá độ, người ta thường sử dụng phương pháp: chọn động cơ có
momen khởi động lớn, dùng động cơ điện có tốc độ khơng cao, giảm momen quán tính
của các bộ phận quay.
Yêu cầu đối với truyền động trong trạng thái bất thường như hãm khẩn, đảo chiều
quay tức thời hay hãm đột ngột: Các bộ phận phải có phanh hãm điện từ để giữ chặt các
trục, khi mất điện hay sự cố đảm bảo an toàn cho người và thiết bị . Để dảm bảo điều này,
trong sơ đồ điều khiển phải có cơng tắc hành trình để hạn chế chuyển động của cơ cấu.
Khi hãm khẩn cấp hay hãm đột ngột phải dừng chính xác.
Yêu cầu về nguồn và trang bị: Điện áp cung cấp cho cơ cấu cầu trục không vượt quá
500V. Mạng điện xoay chiều hay dùng là 380/220V, mạng điện 1 chiều hay dùng là 220V,
440V. Đa số làm việc trong môi trường nặng nề, đặc biệt trong các hải cảng, nhà máy, xí
nghiệp luyện kim, phân xưởng sửa chữa… nên các khí cụ trong truyền động và trang bị
điện cơ cấu yêu cầu phải làm việc tin cậy, đảm bảo an toàn, năng suất trong mọi điều kiện
khắc nghiệt, đơn giản trong thao tác.

Chương 2. Tính chọn động cơ
2.1. Thơng số cơ cấu nâng hạ

Hình 2.1. Sơ đồ động học của cơ cấu nâng - hạ dùng móc

1. Trục vít; 2. Bánh vít; 3. Bánh răng; 4. Tang nâng; 5. Puli; 6. Móc; 7. Động cơ điện
Trọng lượng tải (G):
Trọng lượng móc câu (G0):


Bán kính puli (Rt):
Tỉ số truyền (i):
i=

2π Rt n
60uv

n – Tốc độ động cơ, [vg/s]
u – Bội số hệ số rịng rọc.
Hiệu suất bộ truyền định mức (ηc):
Mơ men qn tính cơ cấu :Jcc
Trong đó, hiệu suất cơ cấu (ηc ) sẽ là là định mức khi tải trọng là định mức. Với các tải
trọng khác định mức thì xác định theo hình.

Hình 2.2. Quan hệ phụ thuộc ηc vào tải trọng

Hệ số mang tải không tải:
K=

G0
Gdm + G0


2.2. Phụ tải tĩnh cơ cấu nâng hạ
2.2.1 Phụ tải tĩnh khi nâng
+ Momen động cơ khi nâng vật:

M=

( G + Gn ) Rt
uiηc

+ Công suất động cơ cần thiết để nâng vật:
Pnc

=

G)v
1000ηc

(G0 +

+ Khi nâng không tải:
M n0

=

G0

Rt

uiη0

+ Công suất động cơ phát ra khi nâng không tải:
Pn = G v
0
0

1000η0

2.2.2 Phụ tải tĩnh khi hạ
Như đã giới thiệu trong chương 1, ta có 2 chế độ hạ tải tùy thuộc vào tải trọng G lớn
hay nhỏ là hạ động lực và hạ hãm.Khi hạ tải, trong cả 2 trường hợp thì năng lượng đều
truyền từ phía tải trọng sang cơ cấu truyền động nên momen động cơ khi hạ là:
Mh = Mt – ΔM = Mtηh
Với mômen trên trục động cơ do tải trọng gây ra khơng có tổn thất Mt :
Mt =

(G0 + G ) Rt
u.i

ηh là hiệu suất cơ cấu khi hạ.
ΔM là tổn thất mômen trong cơ cấu truyền động
Ta thấy rằng, Mt > ΔMh ứng với Mđ > 0 là hạ hãm, Mt < ΔMh ứng với Mđ < 0 là hạ
động lực


Coi tổn thất khi nâng và hạ tải (ΔMh = ΔMn) là như nhau nên

∆M =

Mt
1
− M t = M t ( − 1)
ηc
ηc

Do đó:
M h = M t − M t (1 −

=

1
1
) = M t (2 − )
ηc
ηc

(G0 + G ) Rt
1
(2 − )
u.i
ηc

So sánh
1 với với biểu thức Mh = Mt – ΔM = Mtηh ta đc :
ηh = (2 − )
ηc
Đối với những tải trọng tương đối lớn (ηc > 0,5), ta có ηh > 0 và Mh > 0. Điều đó có

nghĩa momen động cơ ngược chiều với momen phụ tải, động cơ làm việc ở chế độ hạ
hãm. Khi tải trọng tương đối nhỏ (ηc < 0,5), ta có ηh < 0 và Mh < 0. Momen động cơ cùng
chiều với momen phụ tải. Động cơ làm việc ở chế độ hạ động lực.

2.2.3. Tính tốn hệ số tiếp điểm tương đương TD%:
Chu kì làm việc của cơ cấu nâng - hạ bao gồm các giai đoạn sau hạ không tài, nâng tải, hạ tải và
nâng khơng tải (giữa các giai đoạn thường có thời gian nghỉ).
Khi tính tốn hệ số tiếp điện tương đối, chúng ta bỏ qua thời gian hãm máy và mở máy.
Thời gian tồn bộ 1 chu kì làm việc của cơ cấu nâng - họ có thể tính được theo năng suất Q và tải
trọng định mức

Gdm

.

Tck =

3600Gdm
Q

TD % =

Tlv
×100%
Tck


Trong đó : T - thời gian làm việc của một chu kì, xác định theo điều kiện làm việc cụ thể của cơ
cấu.
2.2.4 Chọn sơ bộ công suất động cơ.

Chọn sơ bộ cơng suất động cơ có thể theo phụ tải | trung bình

M tb

hoặc theo phụ tải đẳng trị

M dt

kết hợp với hệ số tiếp điện tương đối "TĐ%.
Phụ tải trung bình, phụ tải đảng trị tỉnh theo các biểu thức sau :
n

M tb = k

∑M t

i i

i =1

Tck
n

∑M

M dt =

i =1

2

i i

t

Tck

Trong đó ; M - trị số mơmen ứng với khoảng thời gian t ;
÷

k = (1,2 1,3) - hệ số, phụ thuộc vào độ nhấp nhô của đô thị phụ tài, tần số mở máy, hãm máy.
Điều kiện để chọn công suất động cơ :
M dmDC ≥ M tb

M dmDC ≥ M dt

- Kiểm nghiệm
Để kiểm nghiệm công suất động cơ đã chọn, cần phải xây dựng biểu đồ phụ tải chính xác. Sau
khi đã xét đến thời gian mở máy, hãm máy và thời gian nghỉ của động cơ, tính lại thời gian tiếp
điện tương đối thực.
TD%th =

Trong đó :

∑t

i

∑t

th

∑t

∑ t +∑ t +∑ t
i

th

imm

Tck

- tổng thời gian làm việc.
- tổng thời gian hãm.

imm

- tổng thời gian mở máy.
và tỉnh phụ tải chính xác theo đại lượng đồng trị Max Động cơ đã chọn là đúng nếu thỏa


mãn yêu cầu :

M tc < M dmDC

TDth%
TDtc%

M tc < M dtcx

Trong đó ;

M tc

- là mơmen quy đổi về hộ BỔ tiếp điện tiêu chuẩn.

%
tc

TD

- hệ số tiếp điện tiêu chuẩn : 15%, 25%, 40%, 60.
Chú ý:
+) Đối với động cơ điện một chiều kích từ độc lập khi không điều chỉnh từ thông, để kiểm
nghiệm công suất động cơ, có thể sử dụng phương pháp tổn thất trung bình hay dịng điện, cơng
suất hoặc mơ men đẳng trị.
Đối với động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp, nên sử dụng phương pháp tổn thất trung
bình và dịng điện đẳng trị.
Đối với động cơ không đồng bộ, phương pháp tổn thất trung bình và dịng điện đẳng trị
cho kết quả chính xác hơn so với các phương pháp khác.
+ )Kiểm tra trị BỐ gia tốc của từng cơ cấu cụ thể của cầu trục.
Theo số liệu kĩ thuật và sơ đồ đấu dây của động cơ xác định mômen mờ máy và mômen
hãm máy của động cơ.
Đối với động cơ khơng đồng bộ rotor lồng sóc, có thể lấy trị số trung bình khơng đổi của
mơmen trong thời gian hăm và mở máy theo biểu thức :
1
M tbmm = ( M t + M mm )
2

Đối với động cơ điện một chiều mờ máy bằng điện trở:

1
M tbmm = ( M 1 + M 2 )
2

Trong đó :

Mt

- mômen tới hạn của động cơ

M tbmm

- mômen mở máy

M1 & M 2

- mômen cực đại và mômen chuyển tiếp khi mở máy.
Gia tốc động cơ tính bằng biểu thức:
d ω M tbmm − M c
dt

Khi khởi động nâng tải và hạ tải
hăm của động cơ, dấu của

Mc

Mc

=

J

> 0, khi khởi động hạ động lực

Mc

< 0. Trong quá trình

cũng được xác định tương tự như vậy theo tương quan về chiều


giữa
số

Mc

M tbmm

và mômen động cơ. Nếu dùng hãm bằng cơ khí (động cơ cắt ra khỏi nguồn điện) thì trị
của động cơ thay thế bằng

Mc

của bộ hãm cơ khí

2.2.5. Tính chọn công suất động cơ cho các cơ cấu di chuyển theo phương nằm
ngang .
Ví dụ điển hình cho cơ cấu di chuyển theo phương nằm ngang là cơ cấu xe cẩu và xe con của
cầu trục. Sơ đổ lực được giới thiệu trên hình 2-3.
Phụ tài tình của cơ cấu là do lực cản chuyển động gây ra. Lực đó bao gồm hai thành phần

chính : lực ma sát lăn trên đường đi

F1

và lực ma sát trong cổ trục bánh xe

Fcl

Thành phần F được xác định theo biểu thức :
F1 =

(G0 + G ). f
Rb

[N]

Hình 2.3 sơ đồ lực của cơ cấu di chuyển theo phương nằm ngang
Trong đó :

G0

- trọng lượng bản thân cơ cấu, [N]..
G - trọng lượng tải trọng, [N].
R - bán kính bánh xe, [Em].
f - hệ số ma sát lăn, [Em].
Nếu bánh xe bằng thép lặn trên đường ray thì f = (0,05 + 0,1) cm Thành phần lực F. được
xác định theo biểu thức :
Fct = (G0 + G ) µ
, [N].
Nếu dời điểm đặt của lực này và vành bánh xe thì tính theo biểu thức :

Fct' = (G0 + G ) à

0,01

ữ

Trong ú :

à

Rct
Rb

, [N].

ữ

- là hệ số ma sát trượt : khi dùng ở trượt 4 = 0,05 0,08 : khi dùng ổ bi a =

0,05.
Rct

- bán kính cổ trục, [cm].
Tồn bộ lực đặt lên bánh xe là :
Fc = F1 + Fct' =

G0 + G
( µ Rct + f )

Rb

, [N].

Đối với các cơ cấu có bánh xe sắt lan trên đường ray, phải tính đến lực cản ma sát giữa
mép bánh xe và đường ray. Lực đó được tính thêm bàng hệ số dự trữ k, và toàn bộ lực cản trong
trường hợp này sẽ là :
Fc' = k .Fc = k

G0 + G
( µ Rct + f )
Rb

, [N].

Hệ số k được lấy từ thực tế và kinh nghiệm vận hành


2.3. Tính tốn và chọn cơ cấu phanh hãm
Phanh hãm là một bộ phận không thể thiếu trong các cơ cấu chỉnh của cầu trục .
Phanh dùng trong cấu trúc thường có ba loại : phanh guốc, phanh đĩa và phanh đại.
Nguyên lỉ hoạt động của các loại phanh nói trên về cơ bản giống nhau. Khi động cơ
của cơ cấu đồng vào lưới điện thì đồng thời cuộn dây của nam châm phanh hãm cũng
có điện. Lực hút của nam châm tháng lực cản của lị xo, giải phóng trục động cơ để
động cơ làm việc. Khi cất điện, cuộn dây nam châm cũng mất điện, lực cảng của lò xo
sẽ ép chặt má phanh vào trục động cơ, để hãm.
Phanh hãm điện từ thường chế tạo theo hai kiểu : hành trình phản ứng dài (hàng
chục mm) và hành trình phản ứng ngắn (vài mm). Loại hành trình dài yêu cầu lực hút
nhỏ, nhưng kết cấu cơ khí cổng kềnh và phức tạp. Thực tế thường dùng phanh hằm
hành trình ngắn.

Sơ đổ động học của phanh đai và phanh guốc giới thiệu trên hình 2.4.

Hình 2.4 : Sơ đồ động học của phanh hành trình
(a – Phanh đai ; b – là Phanh guốc)


Khi cuộn dây của nam châm cơ điện, lực hút của nam châm sẽ nâng cánh tay đòn
L lên, làm cho đại phanh (hoặc guốc phanh) không ép chặt vào trục động cơ. Khi mất
- điện, do tự trọng của nam châm G, và đối trọng phanh Gph , cánh tay đòn hạ xuống
- và đai phanh ghi chặt trục động cơ. Gạc VGA:
Đối với loại phanh hành trình ngắn, khi mất điện, dưới tác dụng của lực lò xo, đai
phanh sẽ ép chặt lấy trục động cơ,
Khi chọn cơ cấu phanh cần chú ý đến 3 thông số cơ bản : điện áp làm việc, hệ số
tiếp điện tương đối (TĐ%) và độ dài hành - tình của phản ứng (hoặc trị số góc quay
lớn nhất)
a) Tính tốn và lựa chọn nhanh cho cơ cấu nâng – hạ.
Lực tác dụng lên trục động cơ khi phanh phụ thuộc vào trị số mômen của cơ cấu
phanh và chế độ làm việc của cơ cấu nâng-hạ.
Mômen cản tỉnh khi hạ tải với tải định mức :
M ch =

Trong đó :

Gdm
G0
Rt

(Gdm + G0 ).Rt
1
(2 − )

i.u
η

, [Nm]

- tải trọng định mức, [N]

- trọng lượng cửa cơ cấu bốc hàng, [N]

- bán kính cảu tải , [m]

i - tỉ số truyền
u
- số mạch nhánh của ròng rọc
η
- hiệu suất của cơ cấu
Tùy chế độ làm việc, cẩn thêm hệ BỔ dự trữ k. Hệ SỔ dự trữ này phụ thuộc
vào chế độ làm việc như trong bảng sau.
Chế độ làm việc

Hệ số k

Nhẹ nhàng (Nb)

1,5

Trung bình (Tb)

1,75

Nặng nề (Ng)

2,0

Rất nặng nề (RNg)

2,5

Từ đó mômen của cơ cấu phanh:
M ph = k .M ch


b) Tính tốn và lựa chọn nhanh cho cơ cấu di chuyển xe cẩu và xe con
Trong tỉnh toán và chọn loại phanh cho cơ cấu này, cần chú ý là mômen do
phanh tạo ra không được lớn hơn trị số mơmen mà bánh xe có thể trượt theo đường
ray.
Trị số gia tốc lớn nhất cho phép khi phanh lọc cơ cấu di chuyển thuận theo chiều gió :
   γ
r  β r + f  Fg .S
a =
ì ct ữ+ ct

.g
Rb 
Rb 
G 
( Fnc .hu )
   1, 2

Trong đó :

δ

γ
β

- hệ số trọng lượng bám
- hộ BỔ nhám giữa bánh xe và đường ray
10−4

- hệ số ma sát trượt, (3+5)

rct

- bán kính cổ trục, [m]

Rb

- bán kính bánh xe, [m]

f

- hệ số ma sát lãn, (8+10)

Fg
S

,

 m / s 2 

10−4

- lực cản của gió trên 1m2, [

, [m]

N / m2

- diện tích cản gió của cơ cấu, [

G

m

]

2

]

- trọng lượng của cơ cấu khi không mang tải, [N].

Với trị số gia tốc a, tốc độ di chuyển v xác định, có thể tính được thời gian phanh
mômen phanh :
J d / cωd / c J ωη G.Rbη  β .rct + f 
M ph = ( 1,1 − 1, 2 )

Trong đó:

J d /c

ωd / c

t ph

+

t p .i 2

−

i




Rb

÷


, [Nm]

- mơmen qn tính của động cơ truyền động, (kgm/

- tốc độ quay của động cơ, [rad/s]
J - mơmen qn tính của tồn hệ tác dụng lên bánh xe, (kgmo
ω

- tốc độ quay của bánh xe, [rad/s]
i - tỉ số truyền của hộp giảm tốc.
c) Tính chọn nam châm diện của cơ cấu phanh.
Lực cần thiết đặt lên má phanh (lực hướng tâm) băng :

t ph

và


F=

1
Fh
µ

µ

Trong đó: - hệ số ma sát (nếu má phanh làm từ chất liệu amiăng và puli hãm bằng
µ
gang thì = 0,35)
Lực hút của nam châm
biểu thức sau :

Fnc

, hành trình của phản ứng yêu cầu
( Fnc .hu ) yc = F .h.

Trong đó :

Fnc
hu
h

η
k

hu

được xác định theo

1
ηk

- lực hút của nam châm
- hành trình phản ứng

- hành trình khi hãm
- hiệu suất
- hệ số dự trữ (0,75 + 0,85).

Nam châm hãm phải có tích số

( Fnc .hu )

>

( Fnc .hu ) yc

2.4. Tính chọn nam châm điện lấy tải của cầu trục từ
Cầu trục từ khác với các loại cầu trục thông thường ở cơ cấu lấy tài : thay cho mốc
hoặc gầu là một nam châm điện. Hình dạng, kích thước của nam châm được chế tạo thành các
loại như trên hình 2.5
a) Nam châm lấy tải hình tròn, dùng để vận chuyển các chi tiết bằng gang, sắt , có
kích thước khơng lớn, hình dạng khác nhau (sắt thép vụn, phoi, dinh v,v...)
b) Nam châm tròn lốm mặt cầu, dùng để vận chuyển các vật thể hình cầu lớn.
c) Bàn tải hình chữ nhật, dùng để vận chuyển các vật dài như : thép tấm, đường ray,
ống thép dài v,v...
d) Xà nam châm, dùng để vận chuyển các vật siêu trường, siêu trọng.
Khi thiết kế cầu trục từ, cần chú ý hàng đầu là vấn để cung cấp điện (hộ tiêu thụ loại 1)
để loại trừ sự cố và những trường hợp không may do tải trọng rơi tự do.
Chế độ làm việc của nam châm lấy tài là chế độ ngắn hạn lặp lại, có hệ số tiếp điện
tương đối bằng 50%, chu kì làm việc không lớn hơn 10 phút. Nếu cường độ làm việc của nam
châm nặng nề và hệ số tiếp điện lớn hơn 50% thì cần giảm điện áp đặt lên cực nam châm.


Hình 2.5: Nam châm lấy tải
a - Hình trong ; b - Hình lõm mặt cầu ; c - Hình chữ nhật ; d - Xà nam châm
1TI ÷ 3TI

Trong đó:

U cp

U cp = 220

TD50 % 155,5
=
TDth %

TDth

- điện áp cho phép đặt lên cuộn năm châm khi

TDth %

TD50 %

=50%

- hệ số tiếp điện thực.
2.5. Tính chọn đường dây tiếp điện cho cầu trục (đường trôlây)
Các cơ cấu của cầu trục là những thiết bị không cố định, cho nên việc cấp điện đến các
động cơ truyền động, đến các thiết bị điều khiển dùng một hệ thống tiếp điện đặc biệt gọi là
đường trơlay.
Có thể dùng hai hệ tiếp điện : hệ tiếp điện cứng và hệ tiếp điện bằng dây mềm. Đường
tiếp điện bằng dây mềm chỉ được phép dùng khi cung đường di chuyển của cơ cấu khơng q
lớn. Dường tiếp điện cứng thường dùng thép góc (50 x 50 x 5) và (75 x 76 x 10) mm,
Hình 2-6 mơ tả kết cấu của hệ tiếp điện cứng.